Сборка сумобота 1 кг: 6 шагов

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:52

Это руководство проведет вас через процесс проектирования и изготовления сумобота весом 1 кг.

Но сначала немного о том, почему я решил написать об этом. Я собирался отремонтировать свой старый сумобот для соревнований, когда понял, что никогда не делал инструкций по созданию сумобота. В течение прошлого года я молчал в Instructables, поэтому я решил, что вернусь с этим Руководством о том, как построить сумобот весом 1 кг.

Во-первых, многие из вас задаются вопросом: что такое сумобот?

По сути, сумобот - это своего рода робот, используемый в соревнованиях сумоботов или роботов-сумо. Как следует из названия, цель состоит в том, чтобы вытолкнуть друг друга за пределы ринга, как в борьбе сумо. Сам сумобот разработан с единственной целью - вытолкнуть другого сумобота за пределы ринга. Сумобот в этом Руководстве весит 1 килограмм. Однако есть и другие весовые категории, например, 500 граммов и 3 килограмма.

Необходимые навыки:

• Знакомство с САПР (автоматизированное проектирование)
• Пайка
• Программирование в Arduino

Для этого проекта не требуется особых навыков. Простое освоение САПР, пайки и программирования имеет большое значение. Не пугайтесь того, насколько сложным может быть компьютерный дизайн. Autodesk предоставляет бесплатные исчерпывающие учебные пособия по собственному программному обеспечению (я сам использую Fusion 360), и это чрезвычайно полезно для новичков, изучающих основы. Для меня важнее желание и готовность учиться и, конечно же, получать удовольствие на этом пути.

Итак, приступим.

P. S. Я также участвую в этом учебном пособии в конкурсе «Сделай движение». Если вы сочтете это Учебное пособие отличным, проголосуйте и за меня. (Хочу футболку, выглядит круто:))

Шаг 1: Список деталей

Список деталей:

Алюминиевый лист 6061 0,090 дюйма - 12 дюймов x 12 дюймов (или любой алюминиевый лист 0,090 дюйма / 2,2 мм, который можно обрабатывать с помощью ЧПУ. Я выбрал 6061, так как он будет использоваться для основного корпуса, а 6061 имеет изрядную прочность)

Алюминиевый лист 0,5 мм - 12 дюймов x 12 дюймов (подойдет любой сплав; это только для верхней крышки и лезвия. Я использовал запасные алюминиевые обрезки)

5-миллиметровый алюминиевый лист (опять же, подойдет любой сплав. У меня было 7075 алюминиевых ломов.)

2 двигателя с высоким крутящим моментом 12 В постоянного тока (подойдет любой двигатель с высоким крутящим моментом, например, от Amazon).

2 обода колеса (Опять же, любой обод колеса подойдет, в зависимости от вашего двигателя. Если у вас вал двигателя 5 мм, эти колеса будут работать нормально. На самом деле у меня есть старые силиконовые колеса, которые у меня были)

4 ИК-датчика расстояния (я использую ИК-датчики расстояния Sharp, которые можно приобрести в нескольких магазинах, например, в Pololu и в Sparkfun).

2 ИК-датчика (я снова получил их от Sparkfun.)

1 плата микроконтроллера (я использую ATX2 только потому, что он необходим. Обычная Arduino Uno была бы лучше из-за простоты использования).

1 литий-полимерный аккумулятор 3S (LiPo. 3S LiPo - 12 вольт. Подойдет емкость от 800 до 1400 мАч).

1 Драйвер двигателя (опять же, это зависит от того, сколько мощности может потреблять ваш двигатель. Он подключается непосредственно к Arduino Uno и может обеспечивать ток до 5 А).

Провода, кабели и разъемы (для подключения датчиков к плате и для взаимодействия с ноутбуком).

Винты и гайки M3

Эпоксидная смола

Картон

Ноутбук (для программирования платы)

Такие инструменты, как ножницы, инструменты для зачистки проводов и паяльник.

Шаг 2: Сборка шасси

Для проектирования корпуса я использовал Fusion 360, облачное программное обеспечение для 3D CAD / CAM. Autodesk предоставляет здесь прекрасные руководства. Я научился в основном просмотром видео, а затем попытался сделать их сам. Я не буду пытаться научить вас пользоваться Fusion 360; Я позволю профессионалам делать свое дело.

Сама конструкция состоит из одной основной базы, одного лезвия, одной верхней крышки, двух кронштейнов двигателя и двух (или четырех) скоб, напечатанных на 3D-принтере. Основное основание выполнено из алюминия 2,2 мм, кронштейны двигателя - из алюминия 5 мм, лезвие - из алюминия 0,5 мм, а верхняя крышка может быть из алюминия 0,5 мм или обычного картона. Я использовал картон, потому что алюминий весит на пару граммов больше, и я превысил ограничение в 1 килограмм на 10 граммов. С другой стороны, 3D-печатные скобы напечатаны из АБС-пластика с заполнением 50%.

Проекты, в которых использовался алюминий, были экспортированы в файлы.dxf и отправлены в местную компанию по лазерной резке здесь, на Филиппинах. Тем временем детали, напечатанные на 3D-принтере, были экспортированы в STL и снова отправлены в местную компанию, занимающуюся 3D-печатью.

Отказ от ответственности: я повторно использовал свой старый сумобот, который больше не работает, но использует эту конструкцию, поэтому некоторые детали уже собраны на фотографиях. Однако я проведу вас через процесс сборки всех частей вместе.

После того, как детали были разрезаны, вы можете начать с верхней крышки, скобы и лезвия или кронштейна двигателя.

Верхняя крышка в конструкции сделана из алюминия, но из-за ограничений по весу я использовал картон. Я вырезал из картона те же характеристики, что и в дизайне.

Распечатанная на 3D-принтере скоба крепится спереди с помощью винтов и используется для фиксации лезвия. Лезвие приклеивается к основанию эпоксидной смолой. Отверстия для винтов в лезвии и основной базе используются для позиционирования и обеспечения точного соединения. На основном основании есть круглые отверстия, которые вы можете заполнить эпоксидной смолой, чтобы прикрепить лезвие к основному основанию. Большая площадь отверстий позволяет эпоксидной смоле лучше удерживать лезвие и предотвращает его отрыв от основания. ИК-датчик также можно приклеить к нижней части лезвия с помощью эпоксидной смолы, как на фотографиях. Убедитесь, что нижняя часть датчика перпендикулярна полу.

Чтобы установить двигатель на основание, сначала прикрутите двигатель к кронштейну двигателя. Однако сначала вы должны припаять провода к двигателю, так как выводы находятся на задней части двигателя, и до них будет трудно добраться, когда они будут прикреплены к основанию. Двигатель совмещен с кронштейном двигателя и удерживается винтами. То есть, если у вас есть мотор, который я включил в список запчастей. В противном случае вы можете изменить конструкцию, чтобы она соответствовала вашему двигателю. На этом этапе вы также можете прикрепить обод колеса к двигателю. Затем кронштейн двигателя прикручивается к задним отверстиям основной базы.

Если вы используете драйвер двигателя, который не может быть установлен поверх Arduino, или по какой-либо причине, по которой драйвер двигателя должен иметь свою собственную область, между двигателями и лопастью есть место для него. Это место отведено для липо-батареи и драйвера двигателя на случай, если вам понадобится дополнительное место. Поскольку мы уже работаем над нижней частью робота, и после установки верхней крышки к ней будет трудно получить доступ, вы можете поместить привод двигателя между лопастью и двигателями, как на фотографиях. Двусторонний скотч может помочь прикрепить его к основанию.

Шаг 3: Электроника

Далее идет электроника, такая как датчики, драйвер двигателя и плата.

Если, опять же, вы используете драйвер двигателя, который не устанавливается поверх Arduino, начните подключать провода, необходимые для взаимодействия его с микроконтроллером. Для моего драйвера двигателя все, что мне нужно, это сигнальный (синий) и заземляющий (черный) провод. Это зависит от самого драйвера. Всем драйверам нужны провода для подключения к батарее или источнику питания. Провода, подключенные к моему XT-60 (такой же штекер на большинстве липо-аккумуляторов), были слишком толстыми, поэтому мне пришлось обрезать их, чтобы они соответствовали узким блокам разъемов.

Мой микроконтроллер также использует тот же источник питания, что и драйверы двигателей, поэтому мне пришлось припаять провода непосредственно к выводам разъема XT-60 на драйверах двигателей.

Сами ИК-датчики расстояния могут нуждаться в припаянных контактах, в зависимости от того, какой датчик вы получите. Обычно они входят в комплект, если вы их покупаете, поэтому просто припаяйте их по мере необходимости.

Вам также может потребоваться спаять провода вместе, чтобы подключить микроконтроллер к датчикам, как и мне. Датчик имеет собственный разъем; некоторые используют JST, а некоторые используют заголовки сервоприводов. С обычным Arduino вы можете прикрепить перемычки к Arduino, а затем припаять другой конец кабеля к кабелю, выходящему из датчика. То же самое происходит и с другими микроконтроллерами. Провода, идущие от микроконтроллера, припаиваются к проводам, идущим от датчика.

Шаг 4: Собираем все части вместе

Датчики и микроконтроллер находятся на верхней пластине. Я установил ИК-датчики расстояния на пачке картона, чтобы поднять их над микроконтроллером, так как провода за датчиком сталкиваются с микроконтроллером. Обратите внимание, на фото всего три датчика. Только в последний момент я решил добавить четвертый датчик расстояния на задней части робота. К сожалению, места больше не было, поэтому мне пришлось установить его на самой основной базе, прямо за двигателями.

Затем микроконтроллер прикрепляется к верхней пластине. Ничего особенного; Я просто проделал несколько отверстий в картоне и прикрутил всю плату к верхней пластине. Если вы используете алюминий, вам понадобится ручная дрель.

После того, как все закреплено на верхней пластине, приклейте двусторонним скотчем к верхней части двигателей.

На этом этапе вы можете начать соединять всю электронику вместе, например, подключать датчики и драйвер двигателя к микроконтроллеру. Если вы используете драйвер двигателя, который просто приклеивается к верхней части Arduino, то для вас не проблема. Если нет, то вам придется подключить его в соответствии со спецификациями драйвера к плате, как это сделал я.

После того, как все подключено, поместите липо в нижнее пространство между двигателями и лезвием, затем включите микроконтроллер и драйверы, чтобы они впервые загорелись.

Шаг 5: программирование

Как только все будет собрано, осталось сделать последнее: запрограммировать своего робота.

Программирование вашего робота зависит от того, какую стратегию вы хотите. Я предполагаю, что вы компетентны в программировании, потому что мой драйвер двигателя использует последовательную (UART) связь, и поэтому моя программа не будет работать с другими драйверами двигателя. В конце концов, в программировании нет универсального решения.

Чтобы помочь вам, вот базовая блок-схема моей программы.

Если кто-то очень близко впереди, включите полную мощность, если левый или правый датчик цвета обнаруживает белую линию, вернитесь назад, затем поверните, если левый или правый датчик расстояния что-то обнаруживает, поверните в этом направлении, если задний датчик что-то обнаруживает, поверните в этом направлении, если кто-то далеко впереди, иди вперед, продолжай двигаться вперед

Вот вся программа, если вам интересно:

#включают

// A5 - левый датчик цвета // A4 - правый датчик цвета // A6 - задний датчик расстояния // A2 - левый датчик расстояния // A3 - правый датчик расстояния // A1 - передний датчик расстояния // двигатель 1 - правый // мотор 2 - настройка left void () {uart1_set_baud (9600); Serial1.write (64); Serial1.write (192); OK(); звуковой сигнал (2); setTextColor (GLCD_BLUE); glcd (1, 0, «Инициализировано»); задержка (4900); }

void loop () {

int frontDistanceValue = analogRead (A1); int leftDistanceValue = analogRead (A2); int rightDistanceValue = analogRead (A3); int RearDistanceValue = analogRead (A6); int leftColorValue = digitalRead (A5); int rightColorValue = digitalRead (A4); if (frontDistanceValue> 250) {// кто-то прямо впереди, максимальная мощность Serial1.write (127); Serial1.write (128); } else if (leftColorValue == 0) {// коснулся края // инвертировать Serial1.write (1); Serial1.write (255); задержка (400); Serial1.write (1); Serial1.write (128); задержка (300); } else if (rightColorValue == 0) {// коснулся края // инвертировать Serial1.write (1); Serial1.write (255); задержка (400); Serial1.write (127); Serial1.write (255); задержка (300); } else if (frontDistanceValue> 230) {// как бы далеко впереди Serial1.write (127); Serial1.write (128); } else if (leftDistanceValue> 250) {// повернуть налево Serial1.write (127); Serial1.write (255); задержка (450); } else if (rightDistanceValue> 250) {// повернуть направо Serial1.write (1); Serial1.write (128); задержка (450); } else if (rearDistanceValue> 150) {// рядом сзади Serial1.write (1); Serial1.write (128); задержка (1050); } else if (frontDistanceValue> 180) {// впереди Serial1.write (127); Serial1.write (128); } else {Serial1.write (100); Serial1.write (155); }}

Шаг 6: фотографии

Приведены фотографии готового сумобота.

Надеюсь, вы чему-то научились из этого руководства. Если вам нравится это руководство, проголосуйте за меня в конкурсе Make it Move. Если нет, я буду рад исправить все, что может улучшить это руководство.

Удачного обучения!